用气轨系统与Spss测定重力加速度.pdf

第二十八卷第九期�楚雄师范学院学报����.�����.��
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用气轨系统与����测定重力加速度�
赵武, 王新春,祝菲霞, 王昆林�
�楚雄师范学院物理与电子科学系,云南楚雄��������
摘要:使气轨处于水平方向的动态平衡状态下,通过设定系统质量,调整系统在竖直方向上所受的外�
力,用物理天平称量滑块质量,用智能计时系统测出滑块在水平方向的加速度。由实验原理、不确定度分析,�
用����的线性估计功能分析实验数据,得到系统质量一加速度综合量与竖直方向砝码质量的定标曲线,并验证�
得系统质量一加速度综合量与竖直方向的砝码质量存在线性关系,由此标定出重力加速度,并用置信概率为�
��% 的不确定度对实验数据及其结果进行分析和评价,得到较为合理的实验结果。�
关键词:气轨系统;质量一加速度综合量;����线性分析;重力加速度;不确定度估算�
中图分类号:��—���文章标识码:�文章编号:����—������������—����—���
引言�
测量重力加速度最常见的有打点计时法�、单摆法�、自由落体法�、落球法��、圆锥摆法���
等。打点计时器法因纸带与打点计时器之间存在着摩擦,且重物在下落过程中必然受到空气阻力,�
所测的重力加速度与实际值相比要有较大偏差。单摆法因空气阻力、复摆、起始位置难控制等因素,�
会给周期的测量带来很大的偏差。自由落体法主要是毫秒计的挡光宽度与条形物体的真实挡光宽度�
存在偏差,实验结果误差较大。落球法对环境条件要求较高,温度变化会显著影响蓖麻油的密度和�
黏滞系数,实验结果也存在较大误差。而圆锥摆法的实验系统较为复杂,处于平衡态下摆球动态高�
度读数的控制有相当的难度。然而气垫导轨的平衡状态易于控制,环境因素影响较小,而且计时系�
统测试速度、加速度的精度较高,使用物理天平测定系统质量。引入�������分析实验数据,可显著减�
小因仪器或者认为因素带来的误差,使实验结果更加准确合理。�
�.实验装置及调试�
气垫导轨实验系统装置图�所示。主要由气轨系�
统�������������、智能计时器������一���、�
光电门、滑行器、若小砝码��、�、���,水平仪等�
构成。�
气垫导轨的调平是能否进行该实验的关键,气轨�
的调平方法是先静态调平,后动态调平,调平顺序是�
不可逆的。首先静态调平,先把滑行器放置在导轨表�
面,再将水平尺放置在滑行器上,然后调节气垫导轨�
的底脚螺钉,根据水平尺的显示使气垫导轨进入水平�
状态。而这个步骤需要在气垫导轨表面的右、中、左�图��气垫导轨实验系统装置图�
端的不同位置反复进行的。而后动态调平,先给气垫导轨通上气源,给滑行器一个初速度,通过智�
能计时器观察滑行器通过两个光电门的速度,根据两光电门的速度差判断出气轨的高低,调节脚底�
螺母。为确保气轨处于水平,要从不同方向来测速度差。测试滑块从左到右通过两光电门的速度差,�
资助项目:国家特色专业项目资助�编号:�������
收稿日期:����—��—���
作者简介:赵武�����一�,云南大姚人,大学